2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating interaction of tau and alpha-synuclein co-aggregation in neurodegenerative disorders
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19J22779
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高市 雄太 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経変性疾患 / tau / α-synuclein / リン酸化 / GSK-3β |
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| Outline of Annual Research Achievements |
rTg4510マウスにおいてα-synuclein（αSyn）のリン酸化に関与する酵素、GSK-3β、PLK-2、PP2Aの発現量、また活性型GSK-3β、非活性型PP2Aの発現量をウエスタンブロッティングにより検索し、モデルマウスにおいて活性型GSK-3βの発現量が増加していることを検出した。また、脳内のそれぞれの領域におけるGSK-3βの活性化とhp-tauとp-αSynの蓄積に有意な正の相関を認めた。3種（TBS可溶、sarkosyl可溶、sarkosyl不溶）の画分に対してウエスタンブロッティングを実施した結果、rTg4510マウスではTBS可溶、sarkosyl可溶画分においてαSyn単量体の量が低下しており、sarkosyl可溶画分ではさらにユビキチン化されたαSyn 2量体（オリゴマー）が増加していた。また、sarkosyl不溶画分においても2量体とユビキチン化2量体を検出した。加えて、rTg4510マウスの神経細胞体内においてproteinase K抵抗性を有するαSynの蓄積を認めた。これまでの結果から、rTg4510マウスではGSK-3βがp-αSynの蓄積に影響を与えており、αSynがリン酸化に加え、多量体化、不溶化、また、proteinase K抵抗性を獲得していることが分かった。
別のtauopathyモデルマウス（PS19マウス）において、rTg4510マウスと同様のリン酸化αSynの蓄積を認め、分布傾向はhp-tauの蓄積領域に一致していた。また、GSK-3βの活性化を認めた。しかし、proteinase K抵抗性のαSynの蓄積は観察されなかった。
また、鰭脚哺乳類の老齢個体の脳において、アミロイドβとリン酸化tauの蓄積を認め、鰭脚哺乳類がヒトのアルツハイマー病病変を自然発症することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
rTg4510マウスにおけるリン酸化α-synuclein蓄積の原因として、GSK-3βの活性化、また過剰リン酸化tau（hp-tau）、リン酸化αSyn（p-αSyn）の蓄積との有意な正の相関を認めた。rTg4510マウスの3種（TBS可溶、sarkosyl可溶、sarkosyl不溶）の画分を検索し、TBS可溶、sarkosyl可溶画分におけるp-αSyn単量体量の低下、sarkosyl可溶画分におけるユビキチン化されたαSyn 2量体（オリゴマー）の増加、sarkosyl不溶画分における2量体およびユビキチン化2量体を検出した。また、rTg4510マウスにおいてproteinase K抵抗性を有するαSynの蓄積を認めた。この結果、rTg4510マウスにおいてαSynがリン酸化に加え、多量体化、不溶化、また、proteinase K抵抗性を獲得していることが明らかになった。したがって、初年度の進捗状況としては概ね順調と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、rTg4510マウスにおけるGSK-3βの活性化について詳細に検索する。具体的には、若齢のrTg4510マウスにGSK-3βの阻害剤である塩化リチウムを経口ないし腹腔内投与し、一定期間の後解剖しp-αSynの蓄積の変化を検索する。また、別のtauopathyモデルマウスでも同様の現象を認めており、同マウスにおいてもrTg4510マウスと同様の変化が観察されるかについて検索する。
アルツハイマー病はヒトに特有の疾患であり、マウスはリン酸化tauの蓄積を自然発症しない。しかし、ネコ科動物や鰭脚哺乳類はリン酸化tauの蓄積を自然発症しモデル動物として注目されている。そのため、今後はこれらの動物種の組織を用いてリン酸化tauとリン酸化α-synuclein、さらにアミロイドβや各種リン酸化関連酵素の動態について検索し、蛋白質間の相互作用について比較病理学的な研究を実施する。
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